Question

图甲是小明“探究电流与电压关系”的实验中所连接的实物图．

（1）①将甲图中的滑动变阻器阻值调到最大，试触开关时，会看到的现象是电压表：______     电流表：______
②图甲中有一根导线接错了，请在错误处画“×”，并在图上改正．
（2）改正错误后，测量了几组电压和电流的值如下表：

电压U/V	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8
电流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28

分析数据得出的结论是：______．
（3）用这个电路还可以测量小灯泡的电阻．将定值电阻换成一只标有“2.5V”的小灯泡，闭合开关后当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电阻是______Ω（保留小数点后一位数值），额定功率是______W，图丙是小灯泡的U-I图象，电流与电压不成正比的原因是______．
（4）小明又发现了一种能测出小灯泡正常发光时电阻的方法．设计的电路如图丁所示，其中最右边表示标准电阻箱（阻值变化范围是0～9999.9Ω）．（提示：图中的选择开关，可掷向A、B、C、D四档，当选择开关掷向A档时，1、2两支路同时接通）请你帮他完成主要的实验步骤：
①将选择开关与A相连，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数2.5V．
②将选择开关与B相连，保持______不变，调节______使电压表的示数仍为2.5V，记下______，即为小灯泡正常发光时的电阻．

Answer 1

【答案】分析：（1）①由电路图可知，电压表串联在电路中测电源的电压，电流表测电路中的电流，
根据电压表的量程和电源的电压确定其指针的位置，根据电压表相当于断路分析电流表指针的位置；
②“探究电流与电压关系”的实验中，电压表应与被测电阻并联，据此分析电路，找出错误，并改正；
（2）探究电流与电压关系时，应控制电阻的阻值不变，然后分析通过电流和两端的电压关系即可得出结论；
（3）根据图乙所示电流表，确定电流表的量程与分度值，读出电流表的示数，
然后根据欧姆定律求出小灯泡正常发光的电阻；由电功率公式P=UI求出灯泡的额定功率；
灯泡的灯丝会随温度的变化而改变，这是造成电流与电压不成正比的真正原因；
（4）应用等效代替法测电阻，先把开关S与A相连后，调节变阻器滑片，使电压表的示数为2.5V；然后把开关S与B相连，保持滑动变阻器的阻值不变，调节变阻器，当电压表的示数为2.5V时，电阻箱的示数即为额定电压下灯泡的电阻．
解答：解：（1）①由电路图可知，电源电压为1.5V×3=4.5V，
电压表串联在电路中测电源的电压，电压表的量程为0～3V，
电源电压大于电压表量程，所以电压表指针偏转到表盘右侧无刻度线处；
又因电压表的电阻很大，相当于断路，电路电流为零，电流表无示数．
②由电路图可知，电压表串联在电路中，电压表连接错误，
把电阻右端接线柱改接在电压表负接线柱上，电路图如图所示．
（2）探究电流与电压关系时，应控制电阻的阻值不变，
由表中数据可知，电阻两端的电压与通过电阻的电流成正比，
由此可见：电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比．
（3）由图乙所示电流表可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值0.02A，
电流表的示数为0.24A，∵I=，∴小灯泡正常发光的电阻R==≈10.4Ω；
灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.24A=0.6W；灯丝电阻随温度升高而增大，灯丝电阻不是定值，所以电流与电压不成正比．
（4）由等效替代法可知，先将开关S与A相连，并调节变阻器滑片使电压表的示数为2.5V后，
然后将开关S与B相连，保持滑动变阻器的滑片的位置不动，调节电阻箱使电压表的示数为2.5V，
记下电阻箱连入电路中的电阻R，即为小灯泡正常发光时的电阻．
故答案为：（1）①指针偏转到表盘右侧无刻度线处；无示数；②电路图如上图所示；
（2）电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比；
（3）10.4；0.6；小灯泡的电阻是变化的，随温度的升高而增大；
（4）②滑动变阻器的滑片的位置；2.5；记下电阻箱连入电路中的电阻R．
点评：本题以“探究电流与电压关系”实验为基础，不仅考查了电流与电压的关系，而且考查了电路故障问题以及金属导体的电阻随温度变化规律和自主设计实验的能力，要注意等效替代法和欧姆定律的应用．